Молярная концентрация кислорода в водной среде в 33–37 раз ниже, чем в воздухе, а жаберный способ поступления кислорода в кровь по эффективности значительно уступает лёгочному дыханию.
Исходя только из приведённых фактов следовало ожидать, что у рыб вероятность реализации гипоксии намного выше, чем у наземных млекопитающих и что рыбы должны иметь меньшую продолжительность жизни. Вероятно, для мелких рыб это именно так. Однако это не так, для рыб больших размеров продолжительность жизни которых значительно выше, чем у наземных млекопитающих аналогичной массы. Это означает, что скорость метаболизма у рыб и иных водных обитателей больших размеров (крокодилов, черепах, китов) либо не лимитируется поступлением кислорода, либо у них имеются какие-то особенности, позволяющие им жить долго.
Какими факторами это может быть обусловлено? Во-первых, скорость метаболических превращений у рыб ограничивается их холодно-кровностью, что способствует экономии свободной энергии и долголетию. Во-вторых, по сравнению с наземными млекопитающими рыбы экономят значительную часть энергии, за счёт своего взвешенного в воде состояния, когда им не приходится затрачивать свободную энергию на преодоление силы тяжести при передвижении, как млекопитающим. Ещё одним свойством, обеспечивающим долголетие рыб больших размеров, является возможность их непрерывного роста в отсутствии его ограничения силой тяжести, как это происходит у наземных видов животных.
Возможность непрерывного роста исключает накопление медленно метаболизируемых патогенных запасов питательных веществ, как это происходит у человека, потребляющего лишние калории. У наземных млекопитающих именно остановка роста, приводит к проявлению процесса старения, начинающегося с рождения. Непрерывный рост означает, что постоянно работают «камбиальные» ткани, производящие всё новые и новые клетки. Это касается только водных обитателей больших размеров, которые находятся на вершинах пищевых пирамид и которые способны быстро передвигаться на большие расстояния и которые благодаря этому не испытывают дефицита питательных веществ, необходимых для непрерывного роста.
У рыб и иных водных обитателей больших размеров, возможно нет и выраженных стрессовых ситуаций, как и нет ситуаций, требующих интенсивной и длительной активации метаболизма (бежать или бороться). У водных обитателей больших размеров, не имеющих врагов не реализуются острые или длительные гипоксические состояния, даже в условиях относительно низкого содержания кислорода в водной среде. Но, всё-таки главное приспособление обеспечивающее долгожительство водных обитателей больших размеров, это, по-видимому, громадная степень дублирования работающих элементов, позволяющая переключать нагрузку с одних элементов (мышечных волокон, или нервных клеток, или клеток эндокринных желёз) на другие, давая возможность отдыха, восстановления и регенерации истощённым или повреждённым клеточным элементам. Большое количество клеток в том числе и нейронов и большое количество нервных связей, обеспечивает высокую степень надёжности функционирования таких систем. Размер имеет значение! Чем больше масса животного, тем больших размеров его внутренние органы и тем больше количество афферентных чувствительных волокон и тем больше размер гипоталамуса и его ядер, поскольку к нему подключена более густая сеть периферических нервов.
Всё это замедляет процесс старения и повышает вероятность длительного существования. Если что и ограничивает показатель средней продолжительности жизни водных обитателей больших размеров, так это, вероятно, большие расходы свободной энергии на работу систем детоксикации многочисленных ксенобиотиков, обильно поступающих по пищевым цепям и собираемых с больших акваторий морскими организмами, служащими пищей для организмов больших размеров.
Уникальным приспособлением экономии свободной энергии для водного обитателя больших размеров синего кита – теплокровного млекопитающего, обитающего в холодных водах арктических морей, является необычайно массивная жировая подкожная жировая ткань, ограничивающая потерю тепла от работы скелетных мышц в холодной арктической воде. Жировая ткань – чистый или безотходный источник свободной энергии, который лишён токсичных отходов, характерных для белков – аммиака, мочевины и соединений серы. Наличие большого количества в мышцах кита миоглобина, обратимо связывающего кислород, позволяет ему долго находиться под водой.